Zefektivnění trhacích prací
Zavádění moderních měřických technologií do praxe pro zefektivnění trhacích prací a zvyšování jejich bezpečnosti
1 Úvod
Při projektování trhacích prací na lomech je bezpečnost na prvním místě s ohledem na efektivní využití trhavin při maximální výtěžnosti. Bezpečně a efektivně naprojektovat odstřel vyžaduje zkušenosti, praxi a umění technických vedoucích odstřelů. V případě nasazení moderních technologií je právě kombinace zkušenosti střelmistrů a nasazení moderních měřických metod ve spojení se špičkovým softwarem ideálním předpokladem pro optimální návrh trhacích prací. Jedná se tedy o digitalizaci celého procesu od samotného projektování, návrhu vrtných schémat, vrtání až po samotný odstřel s následnou analýzu rozpojeného materiálu.
Tyto postupy nabízejí jiný pohled na projektování odstřelů a poskytují komplexní reálný prostorový pohled prostřednictvím prostorového modelu lomové stěny a jeho vizualizace vzhledem k plánovaným vrtům, sběr dat během vrtání, mapování průběhu odvratných vrtů (reálná trajektorie) a samotnou analýzu rozpojeného materiálu. Tímto postupem vzniká celkový přehled, který umožňuje zefektivňování trhacích prací při snižování nákladovosti s ohledem na životně prostředí [1].
Samotná digitalizace přináší kromě efektivního využití trhavin i ekonomickou úsporu, která je dána primárně snižováním spotřeby trhavin, téměř nulovým sekundárním rozpojováním, snížením objemu vrtných prací (odvrtané metry na vytěženou tunu), kdy se sekundární úspory projeví při zpracování odstřeleného materiálu na jednotlivé frakce. Při ideálním rozpojení materiálu nedochází ke zvýšenému opotřebení drtících a třídících elementů třídících linek.
Autoři článku přináší praktické zkušenosti při vytváření prostorového modelu lomové stěny z dat primárně pořízených bezpilotními prostředky (drony) nebo laserovým skenováním, zaměření skutečného provedení vrtů inklinometrem a využití programového systému pro návrh trhací při těžbě nerostných surovin povrchovým způsobem.
2 Sběr dat pro návrh odstřelů v lomech
Kvalita primárních dat určených k přípravě projektu a následné kontrole skutečného provedení trhacích prací je klíčovým atributem jejich úspěšného provedení. Je zřejmé, že s rozvojem technologií jako je laserové skenování a bezpilotní letecké snímkování přináší nové možnosti pro precizní zaměření lomové stěny v návaznosti na vytvoření projektu trhacích prací.
V zásadě lze způsoby pořízení vstupních dat popsat tímto způsobem:
- · tachymetrické měření – totální stanice, robotické totální stanice,
- · pozemní (terestrické) skenování,
- · bezpilotní letecké snímkování – následné zpracování fotogrammetrickou metodou obrazové korelace, kdy výsledným produktem je mračno bodů a letecké ortofoto.
2.1 Pozemní skenování s využitím speciálního skeneru Carlson Quarryman Pro
Carlson Quarryman Pro je 3D laserový skener (Obrázek 1), který je navržen pro práci v náročném prostředí. Svou konstrukcí je určen zejména pro nasazení v náročných báňských provozech. Typickým výstupem tohoto zařízení je zaměřené mračno bodů reprezentující morfologii terénu řešeného území, terénní hrany (např. horní a dolní hrany lomové stěny) a další pro návrh odstřelu potřebné objekty. Výsledky měření je možné exportovat také ve formátu Carlson FCS, který je využíván programovým systémem pro návrh a kontrolu trhacích prací na lomech Carlson Blast Ops. Dalšími formáty pro export dat jsou běžně používané LAS, DXF a TXT.
Ovládání tohoto zařízení je velmi jednoduché a intuitivní. Skener je lehce přenosný s maximálním dosahem měření 1200 m, kdy minimální vzdálenost od objektu je 20 m. Obsluha skeneru má možnost zvolit mezi manuálním měřením nebo automatickým laserovým skenováním (250 bodů za sekundu). Operátor má možnost nastavit výřez pro skenování včetně rozteče bodů výsledného bodového mračna. Celý těžební řez je možné naskenovat za několik minut. Výsledek skenování lomové stěny tímto zařízením je znázorněn na obrázku.
Quarryman Pro je navržen tak, aby splňoval bezpečnostní požadavky i v nejnáročnějších podmínkách. Je odolný proti působení vody a prachu.
Mračno bodů reprezentující lomovou stěnu vytvořené skenerem Carlson Quarryman Pro
2.2 Bezpilotní letecké snímkování
Dalším efektivním způsobem zaměření lomové stěny je využití bezpilotního letounu (RPAS) jako nosiče měřické kamery. Následně jsou s použitím specializovaného fotogrammetrického software využívající metodu obrazové korelace vytvořeny výstupy v podobě mračna bodů a letecké ortofoto mapy. Výhodou tohoto řešení je zaměření celé zájmové oblasti v rámci snímkového letu v krátkém čase a precizním rozlišení, jak je patrné z Obrázku
Mračno bodů reprezentující lomovou stěnu vytvořené na základě bezpilotního leteckého snímkování
Důležitým atributem využívání této technologie je skutečnost, že letecké práce musí být vykonávány v rámci platné legislativy.
2.3Zaměření skutečného provedení vrtů (inklinometrie)
Druhým klíčovým atributem je precizní zaměření skutečného provedení vrtů. Měření se provádí k tomuto účelu speciálně vyrobených inklinometrů. Toto zařízení umožňuje provádět měření sklonů vrtů po nastavených délkových intervalech s možností sledovat on-line výsledky měření v přehledné aplikaci.
Carlson Boretrak2, zařízení pro měření inklinometrie vrtů
Carlson Boretrak2, aplikace pro on-line sledování měření vrtů
Naměřené parametry vrtů je možné přenášet prostřednictvím datového souboru (DRL) nebo s využitím cloudové aplikace s jejich následným využitím v programu pro kontrolu průběhu vrtů a návrh odstřelu.
Analýza průběhu vrtu a jeho vzdáleností k lomové stěně
3 Software Carlson Blast Ops pro návrh trhacích prací na lomech
Informace o morfologii lomové stěny a skutečném průběhu vrtu jsou použity ve speciálním software pro návrh odstřelů v lomech.Práce v programovém systému Carlson Blast Ops probíhá v intuitivním a moderním prostředí. Software je rozdělen na dvě základní části. První část je určena pro vytvoření prostorového modelu povrchu terénu reprezentující lomovou stěnu, na které lze provádět operace související s procesem návrhu trhacích prací. V této souvislosti je nutné zmínit zejména:
- Načítání bodů z textových souborů (txt, csv) bodů a z bodových mračen (LAS, LAZ, E57)
- Registrace mračen bodů,
- Vytvoření prostorového modelu (DMT) těžebního řezu ve formě nepravidelné trojúhelníkové sítě (TIN)
- pro měření a výpočet objemů.
Druhá část programu je určena pro návrh odstřelu s využitím vytvořeného digitálního modelu povrchu řešeného těžebního řezu pro odstřel, souřadnic zaměření polohy ústí vrtů a dat z inklinometrického měření vrtů například prostřednictvím zařízení Carlson Boretrak 2.
K dispozici jsou mimo jiné tyto funkce:
- Automatický návrh rozmístění vrtů na základě zadaných parametrů
- Optimalizace rozmístění vrtů na základě topografických parametrů těžebního řezu a odstřelu
- Porovnání skutečného provedení vrtů a projektu
- Návrh nabíjení vrtů
- Návrh elektrického roznětu
- Vytváření rozmanitých reportů v textové a grafické podobě
- Všechny operace probíhají v přehledném a intuitivním 3D prostředí